Определение некоторых моно- и сесквитерпенов в растительном сырье и продуктах его переработки методом хромато-масс-спектрометрии Нарчуганов, Антон Николаевич

Введение к работе

Актуальность темы.

Биологически-активные вещества (БАВ), выделяемые из растительного и животного сырья, составляют основу современной медицины. Большинство новых медицинских препаратов основано на веществах, выделяемых из природных объектов, и их доля по сравнению с полностью синтетическими препаратами неуклонно возрастает. В связи с этим, аналитическая задача, связанная с установлением качественного и количественного состава сложных смесей БАВ, выделяемых из растительного сырья, является актуальной.

Одним из основных классов БАВ, выделяемых из древесного растительного сырья, являются терпеновые соединения (терпены и терпеноиды). Для их определения чаще всего используется метод газовой хромато-масс-спектрометрии. Существующие библиотеки масс-спектральной информации позволяют экспрессно идентифицировать большинство терпеновых соединений. Кроме того, хромато-масс-спектрометрия позволяет быстро установить количественный состав с использованием метода внутренней нормировки. Однако, надёжный качественный и количественный анализ осложнён рядом факторов: во-первых, распространены ошибки идентификации, связанные с наличием большого количества изомерных терпеноидов близких по своим физико-химическим свойствам. Во-вторых, отклик масс-спектрометра на различные соединения не одинаков, что приводит к значительным погрешностям при расчёте методом внутренней нормировки. Также важно отметить, что метод внутренней нормировки дает не абсолютные, а относительные значения концентрации того или иного компонента.

Для более точного количественного анализа терпеноидов методом хромато-масс-спектрометрии необходимо использовать метод внутреннего стандарта или метод добавок. Но в таком случае на каждое определяемое соединение необходимо иметь соответствующий стандартный образец. В вытяжках из растительного сырья может содержаться 50-100 и более компонентов, при этом промышленностью выпускается ограниченный ассортимент стандартов терпеноидов (не более 5 индивидуальных соединений). Получение стандартов терпеноидов в лаборатории также затруднено.

Таким образом, цель данной работы - разработка методики количественного определения не менее 30 индивидуальных терпеноидов в объектах сложного состава с улучшенными метрологическими характеристиками, без использования стандартного образца на каждое определяемое соединение. Задачи исследования: 1) Подбор оптимальной методики пробоподготовки, позволяющей осуществить наиболее полное извлечение биологически активных терпеноидов из древесного растительного сырья.

1. Разработка методики идентификации отдельных терпеноидов в объектах сложного состава, позволяющей повысить надежность идентификации и исключить связанные с этим ошибки.

2. Выделение групп изомерных терпеноидов, подобранных таким образом, чтобы при количественном определении исключить необходимость использования стандартного образца на каждое определяемое вещество.

3. Экспериментальное определение факторов отклика для каждого из определяемых терпеноидов, разработка методики количественного определения терпеноидов и оценка её метрологических характеристик.

4. Разработка методики для количественного определения низких концентраций терпеноидов с использованием режима селективного ионного детектирования.

5. Апробация разработанных методик на реальных образцах эфирных масел, экстрактов, пробах воздуха.

Научная новизна.

1. Подобраны условия для полного и воспроизводимого извлечения летучих терпеноидов из древесного и недревесного растительного сырья методом исчерпывающей гидропародистилляции.

2. Впервые предложен подход к идентификации терпеноидов с использованием хроматографических и масс-спектрометрических точек идентификации, обеспечивающий надежную безошибочную идентификацию.

3. Впервые предложен подход к количественному определению с использованием одного стандарта для определения нескольких терпеноидов, основанный на схожести строения и закономерностей их фрагментации, с расчётом факторов отклика для каждого индивидуального терпеноида.

4. Разработан подход для количественного определения летучих монотерпенов в воздухе с применением режима селективного ионного детектирования.

5. Впервые установлено абсолютное количественное содержание ряда моно- и сесквитерпенов в некоторых эфирных маслах древесных и недревесных растений.

Практическая значимость.

6. Разработана методика одновременного количественного определения 30 индивидуальных терпенов в объектах сложного состава, не требующая наличия стандартных образцов на каждое определяемое соединение.

7. Разработана методика количественного определения монотерпенов в воздухе при содержаниях на уровне нескольких нанограммов на литр воздуха.

8. Определено количество моно- и сесквитерпенов в эфирных маслах, используемых в пищевой, фармацевтической и косметической промышленности.

- Определено количество летучих монотерпенов в воздухе, насыщенном веществами, эмитированными свежесобранной древесной зеленью. Основные положения, выносимые на защиту:

8. 1. Методика пробоподготовки древесного и недревесного растительного сырья с использованием исчерпывающей гидропародистилляци.

   2. Подход к качественному анализу, предполагающий использование хроматографических и масс-спектрометрических точек идентификации.

   3. Методика количественного определения 30 индивидуальных моно- и сесквитерпенов в объектах сложного состава, предполагающая использование двух стандартных образцов.

   4. Количественное содержание ряда моно- и сесквитерпенов в эфирных маслах; экстрактах, полученных из растительного сырья; образцах воздуха, содержащих терпены, эмитированные свежесобранной древесной зеленью.

   Апробация работы.

   Материалы диссертации были представлены на следующих научных конференциях: Всероссийская научно-практическая конференция «Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья», Барнаул (2009); Региональная научно-практическая конференция «Химическая наука и образование Красноярья», Красноярск (2009, 2010); Международная школа-конференция студентов и молодых ученых «Экология Южной Сибири и сопредельных территорий», Абакан (2009); Международная конференция «Современные достижения в химии природных соединений и биотехнологии», Новосибирск (2010); Всероссийская конференция «Аналитическая хроматография и капиллярный электрофорез», Краснодар (2010); Международная конференция «Renewable Wood and Plant Resources: Chemistry, Technology, Pharmacology, Medicine», Санкт-Петербург (2011); Всероссийская с международным участием научно- практическая конференция «Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья», Барнаул (2012); Всероссийская конференция «Аналитика Сибири и Дальнего Востока», Красноярск (2012). Публикации.

   По материалам диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Структура и объем работы.

   Диссертация состоит из введения, литературного обзора, 3 глав, выводов, приложения и списка использованных литературных источников. Материалы диссертации изложены на 135 страницах, включают 36 таблиц, 26 рисунков и 2 приложения с масс-спектрами всех определяемых соединений. Список использованных источников включает 115 наименований.

   Похожие диссертации на Определение некоторых моно- и сесквитерпенов в растительном сырье и продуктах его переработки методом хромато-масс-спектрометрии

   

   Определение редких и рассеянных элементов методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмойПалесский Станислав Владиславович

   Определение жирных кислот в сапропеле методом хромато-масс-спектрометрии с применением водной вибромагнитной экстракцииТюнина, Марина Александровна

   

   Определение профиля эндогенных стероидов методом газовой хроматографии - масс-спектрометрииКочнова, Елизавета Александровна

   

   Нивелирование влияния биологической матрицы при определении лекарственных препаратов в плазме крови методом хромато-масс-спектрометрииЯрошенко Дмитрий Вадимович

   

   Идентификация и определение продуктов трансформации несимметричного диметилгидразина методом жидкостной хромато-масс-спектрометрииРодин Игорь Александрович

   

   Определение примесных элементов в кварце и кремнии методами масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой, спектрофотометрии, пламенной атомно-эмиссионной и атомно-абсорбционной спектрометрииСокольникова, Юлия Владимировна

   

   Определение газообразующих примесей в твердых веществах методом времяпролетной лазерной масс-спектрометрии на тандемном лазерном масс-рефлектронеОвчинников Дмитрий Константинович

   

   Определение кремния, фосфора, серы и хлора в урановых материалах разделительного производства методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмойКузьмина, Наталья Валерьевна

   

   Быстрое определение общего содержания полихлорированных бифенилов, дибензофуранов и дибензодиоксинов в воде и пищевых продуктах методом реакционной хромато-масс-спектрометрииВетохин Михаил Львович

   

   Определение следовых концентраций аминокислот, различных органических кислот и сахаров при их совместном присутствии методом реакционной хромато-масс-спектрометрии в водных и органических растворах Соболевский Тимофей Геннадьевич